羅斯蒙特研發(fā)出一種獨 ,在過程環(huán)境中它可以對異常情況進行預防性檢測。這一技術(shù)的基本原理是：當設備正常運行時,各個動態(tài)過程環(huán)節(jié)的改變意味著過程、過程設備、變送器中將發(fā)生顯著變化,或已經(jīng)發(fā)生了顯著變化。例如,噪音可能來自于過程中的設備（如泵、攪拌器）,或湍流導致的差壓值的自然波動,或兩者的結(jié)合。 要感應這些獨 ,需要有一臺像羅斯蒙特 3051S 壓力變送器一樣具有快速傳感功 ,它的診斷特性板（圖 1）中內(nèi)置有我們的專利軟件,可以計算噪音或變化的特性與數(shù)量統(tǒng)計參數(shù)。這些統(tǒng)計參數(shù)都是輸入壓力的均值和標準差。過濾功 （一般由調(diào)整點變化引起）從相關(guān)過程噪音或變化中剔除出來。圖 2 的例子為,在均值保持不變的情況下,噪音級的變化對標準差值會產(chǎn)生何種影響。 儀表的快速性和統(tǒng)計參數(shù)的內(nèi)部計算尤為關(guān)鍵。速度較慢的儀表無法捕獲過程或系統(tǒng)的噪音特性。由于這些儀表一般用于過程控制,所以出于此種目的,設備、集散控制系統(tǒng)或 PLC 中通常會采用各種形式的衰減或過濾措施,以降低過程信號中的噪音。這種過濾或衰減消除或顯著降低了噪音信號。另外,考慮到帶寬限制和典型 DCS 或 PLC 的取樣率,在系統(tǒng)層面上對統(tǒng)計參數(shù)進行計算是不現(xiàn)實的。這些典型設備的信號取樣率一般為每秒一次或者更低,這一速度遠遠及不上儀表對過程變量的取樣速度（3051S 壓力變送器的取樣率則為每秒 22 次）。 羅斯蒙特儀表內(nèi),統(tǒng)計參數(shù)計算所占用的程序通道與過濾并計算一次輸出信號（如 4-20 mA 信號）的程序通道并行。一次輸出信號在任何情況下都不會受到這一附加功能的影響。 儀表可以通過兩種方式向用戶提供診斷信息。第一種方式：可以通過HART 通信協(xié)議將統(tǒng)計參數(shù)傳輸?shù)街鳈C系統(tǒng)。使用這些統(tǒng)計參數(shù),系統(tǒng)可以檢測或顯示過程環(huán)境下的變化。例如,統(tǒng)計數(shù)值被儲存在 DCS 歷史數(shù)據(jù)中。如果發(fā)生過程紊亂的情況,系統(tǒng)將檢查這些數(shù)值,確定這些數(shù)值變化是否預示或指示了過程紊亂。之后系統(tǒng)將把這些數(shù)據(jù)直接顯示給操作人員,或作出報警、警告指示。 第二種方式：儀表的內(nèi)部程序通過學習過程確定過程噪音或特性的基準。學習過程完成后,儀表就可以獨 ,以確定噪音或特性是否發(fā)生了顯著變化。它將通過 LCD 輸出該事件,通過 4-20 mA 輸出報警和/或通過 HART 輸出警告。 運行 圖 3 是統(tǒng)計過程監(jiān)控（SPM）診斷的簡圖。壓力過程變量被輸入到一個模塊中,該模塊會對壓力信號進行高通過濾。以未過濾的壓力信號為基礎(chǔ)計算均值,以過濾后的壓力信號為基礎(chǔ)計算標準差。通過 HART 和通信手操器（如 375 現(xiàn)場通信器）或資產(chǎn)管理軟件設備（如艾默生過程管理研發(fā)的AMS智能設備管理系統(tǒng)）傳輸這些統(tǒng)計數(shù)值。 通過其它工具（如羅斯蒙特 333 HART Tri-loop）還可以在設備中進行非主要變量的賦值,并將這些數(shù)值傳輸給用戶。 SPM 還包括一個學習模塊,它可以為過程建立一系列的基準值。那些被認為是正常的過程或安裝情況下,用戶通過 HART 監(jiān)控并完成基準值的建立。這些基準值被傳輸?shù)經(jīng)Q策模塊,與最新計算出的均值和標準差進行比較。用戶通過控制輸入功能選擇靈敏度設置和動作，當設備檢測到上述數(shù)值的顯著變化時,SPM 診斷功能就會發(fā)出報警 ,警告或采取其它行動。 圖 4 是一個流程圖,它對 SPM 診斷的運行進行了更詳盡的說明。它是一個經(jīng)過簡化的流程圖,說明了使用默認值的運行情況。當診程序不間斷地計算均值和標準差時,必須將學習和決策模塊激活為運行狀態(tài)一旦激活,SPM 將進入學習/檢測模式。診斷程序?qū)⒃谟脩粼O置的時間段內(nèi)計算作為基準的均值和標準差（學習/監(jiān)控期默認為 3 分鐘）。診斷的狀態(tài)將為“學習”。程序?qū)⑦M行一次檢查,以保證過程具有足夠高的噪音或變化級（必須高于變送器本身內(nèi)部噪音的最低水平）。如果級別過低,診斷程序?qū)⒗^續(xù)計算基準值,直到滿足標準為止（或程序被關(guān)閉）。通過檢查后,程序?qū)⒂嬎愕诙M數(shù)值,并將其與原來的那組數(shù)值進行比較,檢驗該測量過程是否具有穩(wěn)定性和可重復性。在這一期間,診斷的模式將變?yōu)闄z測”。如果過程穩(wěn)定,診斷程序?qū)炎詈笠唤M數(shù)值作為基準值,并切換到“監(jiān)控”模式。如果過程不穩(wěn)定,診斷程序則會繼續(xù)進行檢測,直至穩(wěn)定為止。穩(wěn)定標準由用戶自定義。進入“監(jiān)控”模式后,程序?qū)⒉粩嗟赜嬎阈碌木岛蜆藴什?每秒就會有新數(shù)值被計算出來。 新計算出來的均值將與基準均值進行比較。如果均值存在顯著變化,診斷程序?qū)⒆詣臃祷氐綄W習模式。之所以這樣做,是因為均值的顯著變化往往是由過程運行變化所引起的,在這種情況下噪音級（即標準差）也會因此發(fā)生顯著變化.如果均值沒有變化,程序?qū)π掠嬎愠龅臉藴什钪蹬c基準標準差進行比較。如果標準差與基準值相比有顯著變化,超過了靈敏度的預設值,則說明過程、設備或變送器中發(fā)生了變化,程序?qū)⑼ㄟ^ HART 發(fā)出警告。 診斷出現(xiàn)故障時,儀表內(nèi)的計時器也會對事件加以時間紀錄。事件發(fā)生后,計時器會記錄下經(jīng)過的時間,以便用戶能夠?qū)碜?3051S 的診斷顯示信息與工廠內(nèi)其它事件聯(lián)系起來。計時器還記錄儀表的總運行時間。這些時間值儲存在診斷特性板的非易失性存儲器中。 具有先進診斷功能的3051S HART 壓力變送器充分利用了最新的增強型 EDDL 技術(shù),對通信手操器和基于 PC 平臺的控制系統(tǒng)組態(tài)器（如艾默生過程管理研發(fā)的 AMS 設備管理器）的用戶接口進行了優(yōu)化。圖 5 是 AMS? 設備管理器顯示的 SPM 診斷狀態(tài)屏幕,該圖中,紅線表示均值和標準差的最新數(shù)值,藍線表示它們的基準值,灰線表示靈敏度數(shù)值。這一屏幕還顯示是否設置了警告、診斷模式、事件發(fā)生時的時間戳數(shù)值。在這個屏幕中可以對診斷進行開啟/ 關(guān)閉操作,還可以用“Reset”（重置）或“Reset and Relearn”（重置并重新學習）命令清除已經(jīng)顯示的事件。其它可組態(tài)參數(shù)可在另外的屏幕中設置,并在產(chǎn)品說明手冊中進行了詳細說明。 SPM應用舉例 SPM 診斷可以用于各種壓力測量領(lǐng)域。SPM 診斷在穩(wěn)定的過程環(huán)境中能夠發(fā)揮極大作用。在靜態(tài) ,如果噪音或特性發(fā)生變化,就說明過程、過程設備或變送器中將發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生了顯著變化。 （在均值和標準差均可能發(fā)生顯著變化的靜態(tài)的過程環(huán)境下,如液位測量環(huán)境,SPM 診斷也能夠發(fā)揮它的作用,為您檢測出一些問題.）下面是一些例子: 指示引壓管線的阻塞 壓力變送器一般通過小口徑的管道與過程相連,這種管道叫做引壓管線。在一些應用中,這種引壓管線可能被固體物質(zhì)堵住或由于氣候寒冷而發(fā)生凍結(jié)堵塞,嚴重影響了壓力信號的傳遞。通常情況下,用戶無法獲知這種情況。這是因為,堵塞發(fā)生時壓力被阻擋,變送器所提供的信號與阻塞發(fā)生前它所提供的信號完全相同。只有當變送器輸出未隨著實際流量變化而變化時,才有可能發(fā)現(xiàn)管線堵塞問題。 用戶可以對 SPM 診斷進行組態(tài),使其具有檢測引壓管線堵塞的功能.研究表明,在典型流量應用中,如果一條（DP 或 AP/GP 變送器）或兩條引壓管線發(fā)生堵塞,特定流量下標準差就會發(fā)生顯著變化。（圖 6）具體變化情況取決于多個因素,包括一次元件類型、引壓管線的長度和規(guī)格,堵塞程度. 流體成分變化檢測 研究表明,進行差壓流量測量時,兩相或多相流量情況下會比單相流量情況下產(chǎn)生更多不同的噪音形式,進而使差壓信號的標準差也相應增加。SPM 診斷技術(shù)既可以對干燥氣體中的大量液體變化進行檢測,也可以對濕氣中的液體顯著變化進行檢測。試驗表明,對于存在大量空氣或其它氣體的液體環(huán)境,SPM 診斷同樣適用。 精煉爐火焰不穩(wěn)檢測 SPM診斷的另一個應用例子是煉精爐火焰不穩(wěn)檢測煉精爐經(jīng)常焚燒各種具有不同 BTU 的廢氣。由于多種 BTU 共存,火焰很可能會變得不穩(wěn)定,這將是精煉爐熄火的一個預兆。操作人員則希望盡量避免這種不穩(wěn)情況的發(fā)生。在一家主要的精煉爐制造廠中進行了多次實驗火焰不穩(wěn)情況出現(xiàn)（圖 7）。通過對通風壓力變送器監(jiān)控火室內(nèi)的壓力的噪音進行過濾和測量,SPM 診斷技術(shù)可以檢測出火焰不穩(wěn)情況（圖 8）。在精煉爐熄火前檢測到異常,用戶會有更充足的時間進行過程糾正。 注釋:羅斯蒙特 3051S HART 壓力變送器中的統(tǒng)計過程監(jiān)控診斷功可以計算并檢測壓力輸入信號統(tǒng)計參數(shù)的顯著變化。這些統(tǒng)計參數(shù)與壓力信號中的噪音信號及其變化有關(guān)。但是,壓力測量的實際應用環(huán)境下到底存在哪些噪音源,這些噪音源對統(tǒng)計參數(shù)具體有什么影響,噪音源隨時會發(fā)生什么變化,則是很難精確預測到的。所以,艾默生過程管理無法絕對地保證,統(tǒng)計過程監(jiān)控診斷功能在所有環(huán)境下都能對具體情況進行精確檢測。 結(jié)論 在如何降低維護成本、提高維護質(zhì)量、增加過程正常運行時間的問題上,過程、儀表和維護工程師面臨著巨大的挑戰(zhàn)。艾默生過程管理現(xiàn)在向您推薦用于羅斯蒙特3051SHART壓力變送器的ASP 診斷套件。這一套件具有先進的診斷功能和統(tǒng)計過程監(jiān)控功能,幫助用戶定位那些需要維護的設備,識別那些運行效率低下的設備,降低過程停機時間。